專利名稱：鋁或其合金的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對鋁或其合金的表面進(jìn)行表面處理的表面處理方法。
此外，作為鋁或其合金的表面處理方法，還知道，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材的表面上進(jìn)行陽極氧化處理，從而形成陽極氧化膜，隨后，把具有陽極氧化膜的母材浸泡在含有具有光觸媒作用的半導(dǎo)體微粒的分散液中，在浸泡母材的陽極氧化膜的細(xì)孔中，通過電泳法填充半導(dǎo)體微粒。這種處理方法的主要目的是賦予母材以抗菌性和防污性等。在這種表面處理方法中還披露了，除了半導(dǎo)體微粒外，在陽極氧化膜表面上還析出了銀、銅等抗菌性金屬，由此一來，也提高了母材的抗菌性。
不過，在這樣的已知的表面處理方法中，首先，在母材表面上形成陽極氧化膜，隨后，通過電解處理使金屬析出(或通過電泳法填充半導(dǎo)體微粒)。因此，為在母材上進(jìn)行所需的表面處理，必須進(jìn)行兩～三次處理，由此造成了表面處理費(fèi)時(shí)太多以及表面處理所用設(shè)備大型復(fù)雜化，因而，存在著進(jìn)行表面處理的成本也增加的問題。
此外，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材如炊具的內(nèi)鍋、熱板的情況下，在其表面上涂覆氟樹脂覆膜。在這樣形成氟樹脂覆膜的場合下，氟樹脂覆膜的導(dǎo)熱率比較小，因此，廚具類的加熱效率不高，人們希望提高加熱效率(烹調(diào)加熱效率)。此外，在這樣的母材中，從安全衛(wèi)生的觀點(diǎn)出發(fā)，人們希望開發(fā)出具有抗菌性的母材。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種能利用簡單的表面處理而使具有顆粒狀樹脂膜的母材具有抗菌性、除臭性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等特點(diǎn)的鋁或其合金的表面處理方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了這樣一種鋁或其合金的表面處理方法，它的特點(diǎn)是，在往硫酸浴、草酸浴或其混合浴中作為金屬硝酸鹽加入了硝酸銀和硝酸銅的任一種或兩種或者作為金屬硫酸鹽加入了硫酸銀和硫酸銅的任一種或兩種的電解液中，施加交直重疊電流、流動(dòng)負(fù)波的PR電流或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波的電流，電解由鋁或其合金形成的母材，由此一來，當(dāng)在母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜上。
在這種表面處理方法中，把往硫酸浴、草酸浴或其混合浴中作為硝酸鹽加入了硝酸銀和硝酸銅的任一種或兩種或者作為硫酸鹽加入了硫酸銀和硫酸銅的任一種或兩種的液體用作電解液，在電解液中施加交直重疊電流、流動(dòng)負(fù)波的PR電流或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波的電流，進(jìn)行電解，由此一來，當(dāng)在由鋁或其合金構(gòu)成的母材的表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，能夠使添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜上。即使只用一次電解，也能進(jìn)行陽極氧化膜的形成與金屬的析出。例如，在把硝酸銀(或硫酸銀)用作硝酸鹽(或硫酸鹽)的場合下，能夠析出銀，在把硝酸銅(或硫酸銅)用作硝酸鹽(或硫酸鹽)的場合下，能夠析出銅，在把硝酸銅和硝酸銀(或硫酸銅和硫酸銀)用作硝酸鹽(或硫酸鹽)的場合下，能夠析出銅和銀。因此，通過這樣的表面處理，能夠?qū)崿F(xiàn)電解過程的簡化和縮短，并能夠?qū)崿F(xiàn)母材表面處理所需的成本的降低。
在進(jìn)行了這樣的表面處理的母材中，在形成于母材表面的陽極氧化膜的微孔中析出了銀(或銅、或銀和銅)，從而提高了抗菌性、除臭性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性并能夠進(jìn)行著色。此外，在作為陽極氧化膜形成硬質(zhì)膜的場合下，能夠使母材具有足夠的耐磨性和高硬度。作為這樣的母材，有建筑用材、交通或輸送裝置用材。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材的至少局部表面上形成顆粒狀樹脂膜，接著，在往硫酸浴、草酸浴或其混合浴中作為金屬硝酸鹽加入了硝酸銀和/或硝酸銅或者作為金屬硫酸鹽加入了硫酸銀和/或硫酸銅的電解液中，施加交直重疊電流、流動(dòng)負(fù)波的PR電流或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波的電流，電解具有該顆粒狀樹脂膜的母材，從而在該母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜上。
在這種表面處理方法中，首先，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材的至少局部上即其部分或整體上形成顆粒狀樹脂膜，隨后，電解形成了顆粒狀樹脂膜的母材。把往硫酸浴、草酸浴或其混合浴中作為硝酸鹽加入了硝酸銀和/或硝酸銅或者作為硫酸鹽加入了硫酸銀和/或硫酸銅的液體用作電解處理的電解液，在該電解液中施加交直重疊電流、流動(dòng)負(fù)波的PR電流或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波的電流而進(jìn)行電解。通過這樣的電解，電解液經(jīng)過顆粒狀樹脂膜的微細(xì)空隙作用在母材表面上，在能夠在母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出。例如，在使用硝酸銀(或硫酸銀)的場合下，能夠析出銀，在使用硝酸銅(或硫酸銅)的場合下，能夠析出銅，在使用硝酸銅與硝酸銀(或硫酸銅與硫酸銀)的場合下，能夠析出銅與銀。
在進(jìn)行了這樣的表面處理的母材中，銀(或銅、或銀與銅)析出在形成于母材表面上的陽極氧化膜中，由此一來，提高了母材的抗菌性、除臭性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性。
氟樹脂膜是顆粒狀樹脂膜的代表例，例如，在母材的一面上形成氟樹脂膜，對這樣的母材進(jìn)行上述電解加工，當(dāng)這樣處理時(shí)，在母材一面上，電解液通過氟樹脂膜作用于母材上，當(dāng)能在母材一面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，能夠使硫酸鹽或硝酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜上。當(dāng)在母材的另一面的表面上形成陽極氧化膜時(shí)，能夠使硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在所形成的陽極氧化膜上。此時(shí)，由于銀(或銅、或銀與銅)的析出，能夠提高母材兩面的抗菌性、除臭性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性。作為這樣的母材，有單面覆有氟樹脂膜的鍋(例如烹調(diào)鍋、煎鍋等)、盆(煮飯容器的內(nèi)鍋等)、熱板等。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供了一種鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材的至少局部表面上形成顆粒狀樹脂膜，把具有所述顆粒狀樹脂膜的母材浸泡在硫酸浴、草酸浴或其混合浴中進(jìn)行陽極氧化處理，從而在母材表面上形成了陽極氧化膜，隨后，在作為金屬硝酸鹽加入了硝酸銀和/或硝酸銅或作為金屬硫酸鹽加入了硫酸銀和/或硫酸銅的電解液中電解母材，由此使添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在所述陽極氧化膜上。
根據(jù)這種表面處理方法，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材的至少局部表面上即其部分或整體上形成顆粒狀樹脂膜，接著，把形成顆粒狀樹脂膜的母材浸泡在硫酸浴、草酸浴或其混合浴中進(jìn)行陽極氧化處理。此時(shí)，浴中的處理液經(jīng)過顆粒狀樹脂膜的空隙作用于母材表面，由此能夠在具有顆粒狀樹脂膜的母材的表面上形成陽極氧化膜。隨后，在作為硝酸鹽加入了硝酸銀和/或硝酸銅或作為硫酸鹽加入了硫酸銀和/或硫酸銅的電解液中電解母材。此時(shí)，電解液經(jīng)過顆粒狀樹脂膜作用于母材表面的陽極氧化膜，由此一來，能夠在形成的陽極氧化膜上析出硝酸鹽或硫酸鹽的金屬。這樣，即便在普通的陽極氧化處理后進(jìn)行預(yù)定的電解處理，在具有顆粒狀樹脂膜的母材上形成陽極氧化膜的同時(shí)，在該陽極氧化膜上，也能夠析出預(yù)定的金屬。此外，在電解處理時(shí)，能夠在電解液中施加作為工業(yè)電源的交流、交直重疊、流動(dòng)負(fù)波的PR或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波等電流進(jìn)行電解。
在經(jīng)過這樣表面處理的母材中，銀(或銅、或銀與銅)析出在形成于母材表面的陽極氧化膜上，由此提高了母材的抗菌性、除臭性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性。
圖面簡介

圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的表面處理方法的實(shí)施例的處理裝置的一個(gè)例子的示意圖。
圖2是用圖1的處理裝置進(jìn)行處理的母材局部的放大截面示意圖。
圖3是用圖1的處理裝置進(jìn)行處理的其它母材局部的放大截面示意圖。
圖4表示通過X射線衍射法檢驗(yàn)實(shí)施例15的板的鋁部分的結(jié)果。
圖5表示通過X射線衍射法檢驗(yàn)實(shí)施例15的板的氟樹脂覆膜部分的結(jié)果。
發(fā)明的實(shí)施方式以下，參見附圖來說明本發(fā)明的鋁或其合金的表面處理方法的實(shí)施方案。
首先，參見圖1、2來說明本發(fā)明的鋁或其合金的表面處理方法的實(shí)施例。圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的表面處理方法的實(shí)施例的處理裝置的一個(gè)例子的示意圖，圖2是用圖1的處理裝置進(jìn)行處理的母材局部的放大截面示意圖。
在圖1中，如圖所示的處理裝置具有長方體形的電解槽2，在電解槽2內(nèi)的兩側(cè)設(shè)置了電極4、6。在這個(gè)例子中，電極4、6由在長度方向(在圖1的左右方向)上間隔設(shè)置的4個(gè)板狀電極8、10構(gòu)成，這些板狀電極8、10由碳構(gòu)成。電極4、6被設(shè)置成電并聯(lián)形式，其中一個(gè)電極4的4個(gè)板狀電極8是電串聯(lián)的，另一個(gè)電極6的4個(gè)板狀電極10是電串聯(lián)的。
在這對電極4、6之間，設(shè)置了將要進(jìn)行表面處理的母材12、14。其中一個(gè)母材12與電極4相對地設(shè)置在其內(nèi)側(cè)，另一個(gè)母材14與電極6相對地設(shè)置在其內(nèi)側(cè)。母材12、14例如由板狀件構(gòu)成，這種母材12、14由鋁或其合金構(gòu)成。該處理裝置如后所述地在由鋁或其合金構(gòu)成的母材12、14上進(jìn)行表面處理。
在電解槽2內(nèi)填充了用于進(jìn)行表面處理的電解液。待處理的母材12、14浸泡在電解液中。硫酸浴、草酸浴或其混合浴被用作電解液。隨后，在這樣的浴中，作為金屬硝酸鹽添加了硝酸銀和/或硝酸銅，即硝酸銀、硝酸銅或二者均添加。在使用硫酸浴的場合下，硫酸例如按照150克/升-300克/升的比例溶解，在使用草酸浴的場合下，例如草酸以20克/升-40克/升的比例溶解。此外，添加到這樣的浴中的硝酸銀或硝酸銅例如按照2克/升-10克/升的比例添加。如果金屬硝酸鹽比2克/升少，則在進(jìn)行表面處理時(shí)的金屬析出量減少，而當(dāng)金屬硝酸鹽超過10克/升時(shí)，在進(jìn)行表面處理時(shí)，在陽極氧化膜上產(chǎn)生了點(diǎn)蝕，從而容易產(chǎn)生覆膜缺陷。
代替硝酸鹽，也可以添加作為金屬硫酸鹽的硫酸銀和/或硫酸銅，即添加硫酸銀或硫酸銅，或者二者均添加。在這種場合下，所添加的硫酸銀或硫酸銅例如按照2克/升-10克/升的比例添加。
當(dāng)在母材12、14上進(jìn)行表面處理時(shí)，在母材12、14上施加了具有交直重疊波形的電流即使交流電流與直流的正側(cè)電流重疊的電流。施加這樣的電流來對母材12、14進(jìn)行電解處理。在這種情況下，直流電源16的正側(cè)與電抗器18電連接，直流電源16的負(fù)側(cè)與電極4、6(板狀電極8、10)電連接。此外，交流電源20與電抗器18電連接，電抗器18把直流電源16的正側(cè)電流重疊在來自交流電源20的交流電流上，重疊的重疊電流被供給要處理的母材12、14。
在表面處理時(shí)，電流密度例如被選定為1A/dm2-10A/dm2，在預(yù)定設(shè)定時(shí)間內(nèi)，持續(xù)通入這樣的電流密度。如果電流密度超過10A/dm2，則在表面處理所形成的陽極氧化膜上容易發(fā)生過燒等變色現(xiàn)象，而在母材12、14與其夾具之間的接觸部上，容易發(fā)生由放電造成的損傷。另一方面，如果電流密度小于1A/dm2，則流過電解液的電流減小，表面處理的效率變差。
在表面處理時(shí)，電解液浴的溫度例如被選定為-10℃～25℃，如果電解浴的溫度超過25℃，則在母材12、14上產(chǎn)生的陽極氧化膜變軟，有些情況下無法獲得平坦的覆膜。另一方面，如果電解浴的溫度低于-10℃，則表面處理的效率變差，處理成本增加。
當(dāng)用上述處理裝置對母材12、14進(jìn)行表面處理時(shí)，如圖2所示地形成了母材12、14的表面。參見圖2，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材12、14的表面上形成了陽極氧化膜22(所謂的耐酸鋁膜)。陽極氧化膜22由在母材12(14)表面上形成的阻隔層24和形成于阻隔層24表面上的多孔層26構(gòu)成。阻隔層24的厚度約為0.01微米-0.1微米，多孔層26的厚度約為10微米-200微米。
當(dāng)按照上述表面處理方法進(jìn)行處理時(shí)，在多孔層26的多個(gè)孔28內(nèi)析出了硝酸鹽(或硫酸鹽)的金屬，如在使用硝酸銀(或硫酸銀)的場合下，析出銀，而在采用硝酸銅(或硫酸銅)的場合下，析出銅，而在采用硝酸銀和硝酸銅(或硫酸銀與硫酸銅)的場合下，析出銀和銅。在這種孔28的底部，形成了析出金屬30。因此，在多孔層26的孔28中，由于金屬(在這個(gè)實(shí)施例中是銀和/或銅)的析出，賦予母材12(14)以抗菌性和防污性，在確保衛(wèi)生安全的同時(shí)，提高了其表面的陽極氧化膜22的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，由此一來，獲得了提高放熱性和防靜電的效果。此外，由于在母材表面上形成了陽極氧化膜22，所以母材12(14)的表面硬度增大，耐磨性也提高，尤其是通過形成硬質(zhì)陽極氧化膜22，能夠保持足夠的耐磨性和高硬度。
這樣的處理能夠方便地適用于作為母材12、14的鋁或其合金制的各種制品如食器(茶碗、盆、杯等)、鋁箔食器(各類容器、盆等)、烹調(diào)用鋁鍋、鍋(烹調(diào)鍋、煎鍋等)、壺等。通過適用于這些產(chǎn)品，在能夠?qū)崿F(xiàn)烹調(diào)時(shí)的加熱效率提高的同時(shí)，也能確保食品衛(wèi)生安全。
此外，通過這樣的表面處理，在陽極氧化膜22的硬度增大的同時(shí)，也提高了導(dǎo)熱性(換言之，為放熱性)，因而，它也能適用于烹調(diào)器具領(lǐng)域以外的部件，如建筑用構(gòu)件(鋁制窗框用構(gòu)件、門、壁構(gòu)件等)、交通或輸送裝置用構(gòu)件(汽車、飛機(jī)、船只等的各種部件等)，通過適用于這些領(lǐng)域，能提高耐火性和耐磨性。
此外，盡管在上述實(shí)施例中，在表面處理時(shí)施加具有交直重疊波形的電流進(jìn)行電解，但也可以代替交直重疊電流，施加流動(dòng)負(fù)波的PR或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波的電流，與上述同樣，通過一次電解，就能進(jìn)行預(yù)定的表面處理，在母材12、14的表面上形成上述陽極氧化膜22的同時(shí)，能夠在所形成的陽極氧化膜22上析出金屬。
盡管在上述實(shí)施例中說明了適于在由鋁或其合金制成的母材12、14上形成陽極氧化膜22的例子，但本發(fā)明不局限于此，它也適用于在由鋁或其合金構(gòu)成的母材表面上形成顆粒狀樹脂覆膜如在具有氟樹脂膜的母材上形成陽極氧化膜的同時(shí)，在所形成的陽極氧化膜上析出銀和/或銅的情況。
當(dāng)用上述處理裝置與上述同樣地進(jìn)行表面處理時(shí)，即把具有作為顆粒狀樹脂膜的氟樹脂膜的母材浸泡在上述電解液中并且在浸泡狀態(tài)下施加與上述一樣的電流時(shí)，從而如圖3所示地形成了具有顆粒狀覆膜的母材。就是說，在母材32的表面上形成陽極氧化膜34，陽極氧化膜34由在母材32表面上的阻隔層36和在阻隔層36表面上的多孔層38構(gòu)成。在這種場合下，由于在母材32的表面上存在氟樹脂膜40，所以，作用于母材32表面的電解液數(shù)量減少，形成于母材32表面上的陽極氧化膜34的厚度減小，例如變?yōu)榧s2微米-4微米，在這層2微米-4微米的覆膜中含有阻隔層36和多孔層38。此外，當(dāng)這樣進(jìn)行處理時(shí)，在陽極氧化膜34的表面?zhèn)鹊亩嗫讓?8中的多個(gè)孔42中，在使用金屬硝酸鹽(或硫酸鹽)的情況下，如在使用硝酸銀(或硫酸銀)的情況下，析出了銀，在使用硝酸銅(或硫酸銅)的情況下，析出了銅，在使用硝酸銀和硝酸銅(或硫酸銀和硫酸銅)的情況下，析出了銀與銅，除了在孔42中析出外，在氟樹脂膜40上也析出了，這種析出從陽極氧化膜34向氟樹脂膜40的表面進(jìn)行。此時(shí)，氟樹脂膜40如圖3所示地匯集了細(xì)微的球粒，在樹脂膜40的內(nèi)部，存在相互連通的空隙。電解處理用的電解液經(jīng)過這些空隙作用于母材32的表面。因而，與之有關(guān)地，在形成于母材32表面上的陽極氧化膜34的厚度減小的同時(shí)，電解液中的金屬通過氟樹脂膜40的空隙析出在陽極氧化膜34的多孔層38的孔42中，同時(shí)也析出在氟樹脂膜40的空隙中。這樣一來，由于即使有氟樹脂膜40，也在母材32表面上形成陽極氧化膜34，所以，在母材32的表面硬度提高并能賦予耐磨性的同時(shí)，由于在所產(chǎn)生的陽極氧化膜34及氟樹脂膜40中析出了硝酸鹽或硫酸鹽的金屬即銀和/或銅，所以，母材32及其表面的氟樹脂膜40的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性能夠提高，由此一來，獲得了放熱性提高及防靜電的效果。此外，能夠賦予母材12、14及氟樹脂膜40以抗菌性和防污性，也能保證衛(wèi)生安全。
這樣的處理可以方便地適用于具有氟樹脂膜40的鋁或其合金制的各種制品，例如鍋(烹調(diào)鍋、煎鍋等)、盆(煮飯容器的內(nèi)鍋等)、熱板等，通過適用于這些，可以提高烹飪時(shí)的加熱效率，同時(shí)，也能確保食品衛(wèi)生安全。
在適用于作為母材的廚具內(nèi)盆(或鍋)的場合下，內(nèi)盆本身(或鍋體)是鋁制的，其內(nèi)面涂覆了氟樹脂膜。當(dāng)在這樣的廚具內(nèi)盆(或鍋)上進(jìn)行上述表面處理時(shí)，在廚具內(nèi)盆(或鍋)的內(nèi)面?zhèn)壬?，電解液?jīng)過表面?zhèn)鹊姆鷺渲さ目障蹲饔糜趦?nèi)盆體，在內(nèi)盆體(或鍋體)的內(nèi)表面上形成薄的陽極氧化薄膜的同時(shí)，電解液中的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜及表面的氟樹脂膜中。此外，在廚具內(nèi)盆(或鍋)的外表面?zhèn)壬?，如從上述?nèi)容中知道的那樣，電解液直接作用于內(nèi)盆體，在內(nèi)盆本身(或鍋體)的外側(cè)面上形成了較厚的陽極氧化膜，在該陽極氧化膜上析出了硫酸鹽或硝酸鹽的金屬。因此，廚具內(nèi)盆體(或鍋體)的導(dǎo)熱性提高了，由此一來，加熱效率提高了，并且能夠進(jìn)行更高效的烹調(diào)(或加熱烹調(diào))。
盡管在上述實(shí)施例中說明了適于在母材32表面上設(shè)置氟樹脂膜40的情況，但本發(fā)明不局限于此，通過在具有酚樹脂膜或丙烯酸樹脂膜等顆粒狀樹脂膜(具有與樹脂膜層相連的空隙的)的母材上也進(jìn)行同樣的電解，從而當(dāng)在母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，能夠在所形成的陽極氧化膜及覆蓋其表面的顆粒狀樹脂膜中析出金屬(銀和/或銅)。
盡管在上述實(shí)施例中，在通過一次電解于具有顆粒狀樹脂膜的母材的表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使金屬析出在陽極氧化膜上，但在別的工序中進(jìn)行陽極氧化膜的形成與金屬的析出也是可行的。在這種情況下，形成顆粒狀樹脂膜的母材被浸泡在硫酸浴、草酸浴或其混合浴中進(jìn)行陽極氧化處理，隨后，利用添加作為硝酸鹽的硝酸銀和/或硝酸銅或作為硫酸鹽的硫酸銀和/或硫酸銅的電解液進(jìn)行電解處理，這樣一來，能夠進(jìn)行同樣的陽極氧化膜的形成，并使金屬析出到該陽極氧化膜上。此外，在這種場合下，作為電解處理電流，施加各種電流，如作為工業(yè)電源的交流、交直重疊、流動(dòng)負(fù)波的PR或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波等電流，從而能夠進(jìn)行預(yù)定的電解處理。
根據(jù)上述表面處理方法，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，能夠在該陽極氧化膜上析出添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬，能夠通過一次電解處理進(jìn)行陽極氧化膜的形成與金屬的析出。這樣一來，能夠?qū)崿F(xiàn)電解處理工藝的簡化和縮短并且能夠?qū)崿F(xiàn)母材表面處理所需成本的降低。因此，在進(jìn)行了這樣的表面處理的母材中，由于在其表面的陽極氧化膜中析出了銀(或銅、或銀和銅)，所以提高了抗菌性、除臭性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。
此外，根據(jù)上述表面處理方法，在通過形成于由鋁或其合金制成的母材的至少局部上的顆粒狀樹脂膜的微細(xì)空隙而在母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，能夠在所形成的陽極氧化膜中析出所添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬(銀和/或銅)。在進(jìn)行這樣的表面處理的母材中，由于在所形成的陽極氧化膜中析出了銀(或銅、或銀和銅)，所以也提高了母材的抗菌性、除臭性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。
根據(jù)上述表面處理方法，當(dāng)在母材一面上通過氟樹脂膜而在母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，能夠在所形成的陽極氧化膜中析出硝酸鹽或硫酸鹽的金屬，此外，在母材的另一面上直接形成陽極氧化膜的同時(shí)，能夠在所形成的陽極氧化膜上析出硝酸鹽或硫酸鹽的金屬。
根據(jù)上述表面處理方法，把形成有顆粒狀樹脂膜的母材浸泡在硫酸浴、草酸浴或其混合浴中進(jìn)行陽極氧化處理并隨后利用加入了作為硝酸鹽的硝酸銀和/或硝酸銅或作為硫酸鹽的硫酸銅和/或硫酸銀的電解液進(jìn)行電解處理，通過進(jìn)行這兩個(gè)工序，也在具有顆粒狀樹脂膜的母材表面上形成了陽極氧化膜，并且能夠在所形成的陽極氧化膜上析出硝酸鹽或硫酸鹽的金屬。
此外，根據(jù)上述表面處理方法，除了母材的陽極氧化膜外，在顆粒狀樹脂膜上也析出了硫酸鹽或硝酸鹽的金屬，由此一來，顆粒狀樹脂膜側(cè)的抗菌性、除臭性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等也能進(jìn)一步提高。
此外，根據(jù)上述表面處理方法，由于顆粒狀樹脂膜是氟樹脂膜、酚樹脂膜或丙烯酸樹脂膜，所以，進(jìn)行電解處理的電解液通過存在于這些樹脂膜中的空隙作用于母材表面，因此，能夠在母材上進(jìn)行規(guī)定的電解處理。
此外，根據(jù)上述表面處理方法，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材的表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使銀(或銅、或銀與銅)析出在該陽極氧化膜上，由此一來，改善了抗菌性、除臭性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，從而能夠方便地適用于鍋、盆、熱板、食器、壺、食品包裝膜，通過適用于這些領(lǐng)域，在能夠提高食品、烹調(diào)品的安全性的同時(shí)，能夠提高進(jìn)行加熱烹調(diào)時(shí)的加熱效率。此外，在通過鋁或其合金制的母材的表面的顆粒狀樹脂膜而在母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使銀(或銅、或銀與銅)析出在所形成的陽極氧化膜上，由此一來，盡管涂覆了顆粒狀樹脂膜，抗菌性、除臭性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性仍然提高了，從而能夠方便地適用于鍋(烹調(diào)鍋等)、盆(炊具的內(nèi)盆等)，通過適用于這些領(lǐng)域，在能夠提高食品、烹調(diào)品的安全性的同時(shí)，能夠提高進(jìn)行加熱烹調(diào)時(shí)的加熱效率。
此外，根據(jù)上述表面處理方法，由于在母材表面上形成了陽極氧化膜，所以，能夠充分提高母材的耐磨性、硬度，而且，由于使硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在陽極氧化膜上，所以，能夠提高陽極氧化膜的導(dǎo)熱性即放熱性。因此，能夠方便地適用于建筑用材、交通或輸送裝置用材，通過適用于這樣的用材，能夠提高這些用材的耐火性、耐磨性和硬度。
實(shí)施例及對比例實(shí)施例1為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，對母材進(jìn)行以下表面處理。作為實(shí)施例1，利用圖1所示的處理裝置并利用在硫酸200克/升的硫酸浴中作為硫酸鹽加入5克/升硫酸銀的電解液進(jìn)行電解。把鋁(材質(zhì)A1050)制板(長100毫米×寬50毫米×厚1毫米)用作母材，以該板為陽極(正)側(cè)，以碳電極為陰極(負(fù))側(cè)。電解時(shí)的電解液溫度為5℃。在電解過程中，施加交流與直流的電流比為1∶1的交直重疊電流，其電流密度為3.0A/dm2，在上述條件下進(jìn)行30分鐘電解，在測定形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度的同時(shí)，檢查其表面色調(diào)。
實(shí)施例2作為實(shí)施例2，利用在硫酸200克/升的硫酸浴中作為硫酸鹽加入5克/升硫酸銅的電解液進(jìn)行電解。與實(shí)施例1一樣的材料被用作母材，在與實(shí)施例1一樣的條件下對該母材進(jìn)行電解，在測定形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度的同時(shí)，檢查其表面色調(diào)。
實(shí)施例3作為實(shí)施例3，用在硫酸150克/升的硫酸浴中作為硝酸鹽加入5克/升硝酸銀的電解液進(jìn)行電解。與實(shí)施例1一樣的材料被用作母材，在與實(shí)施例1一樣的條件下對該母材進(jìn)行電解，在測定形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度的同時(shí)，檢查其表面色調(diào)。
實(shí)施例4作為實(shí)施例4，利用圖1所示處理裝置并利用在硫酸230克/升的硫酸浴中作為硝酸鹽加入2克/升硝酸銅的電解液進(jìn)行電解。把鋁(材質(zhì)A1050)制纖維布(長200毫米×寬200毫米×厚1.0毫米)用作母材，以纖維布為陽極(正)側(cè)，以碳電極為陰極(負(fù))側(cè)。電解時(shí)的電解液溫度為20℃。在電解過程中，施加交流與直流的電流比為2∶1的交直重疊電流，其電流密度為2.0A/dm2。在上述條件下進(jìn)行30分鐘電解，在測定形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度的同時(shí)，檢查其表面色調(diào)。
實(shí)施例5作為實(shí)施例5，利用圖1所示處理裝置并利用在硫酸230克/升的硫酸浴中作為硫酸鹽加入10克/升硫酸銀的電解液進(jìn)行電解。把鋁合金(材質(zhì)ADC12)制板(長70毫米×寬150毫米×厚5毫米)用作母材，以該板為陽極(正)側(cè)，以碳電極為陰極(負(fù))側(cè)。電解時(shí)的電解液溫度為15℃。在電解過程中，施加交流與直流的電流比為1∶1的交直重疊電流，其電流密度為4.0A/dm2。在上述條件下進(jìn)行30分鐘電解，在測定形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度的同時(shí)，檢查其表面色調(diào)。
實(shí)施例6作為實(shí)施例6，利用圖1所示處理裝置并利用在硫酸250克/升的硫酸浴中作為硝酸鹽加入10克/升硝酸銀的電解液進(jìn)行電解。把鋁(材質(zhì)A2024)制板(長50毫米×寬150毫米×厚0.8毫米)用作母材，以鋁板為陽極(正)側(cè)，以碳電極為陰極(負(fù))側(cè)。電解時(shí)的電解液溫度為5℃。在電解過程中，施加交流與直流的電流比為1∶1的交直重疊電流，其電流密度為3.0A/dm2。在上述條件下進(jìn)行60分鐘電解，在測定形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度的同時(shí)，檢查其表面色調(diào)。
實(shí)施例7作為實(shí)施例7，利用圖1所示處理裝置并利用在硫酸150克/升的硫酸浴中作為硝酸鹽加入10克/升硝酸銀的電解液進(jìn)行電解。把鋁(材質(zhì)A3004)制煮飯鍋內(nèi)盆(內(nèi)面覆有氟樹脂膜)用作母材，以煮飯鍋內(nèi)盆為陽極(正)側(cè)，以碳電極為陰極(負(fù))側(cè)。電解時(shí)的電解液溫度為5℃。在電解過程中，施加交流與直流的電流比為1∶1的交直重疊電流，其電流密度為3.0A/dm2。在上述條件下進(jìn)行30分鐘電解，在測定形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度的同時(shí)，檢查其表面色調(diào)。
實(shí)施例8作為實(shí)施例8，利用圖1所示處理裝置并利用在硫酸150克/升的硫酸浴中作為硝酸鹽加入10克/升硝酸銀的電解液進(jìn)行電解。把鋁(材質(zhì)A6063)制板(長50毫米×寬100毫米×厚1毫米)用作母材，以該板為陽極(正)側(cè)，以碳電極為陰極(負(fù))側(cè)。電解時(shí)的電解液溫度為5℃。在電解過程中，施加交流與直流的電流比為1∶1的交直重疊電流，其電流密度為3.0A/dm2。在上述條件下進(jìn)行50分鐘電解，在測定形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度的同時(shí)，檢查其表面色調(diào)。
對比例1作為對比例1，利用圖1所示處理裝置并把硫酸200克/升的硫酸浴(不含金屬的硝酸鹽及硫酸鹽)用作電解液進(jìn)行電解。把鋁(材質(zhì)A1050)制板(長100毫米×寬150毫米×厚1毫米)用作母材，以該板為陽極(正)側(cè)，以碳電極為陰極(負(fù))側(cè)。電解時(shí)的電解液溫度為5℃。在電解過程中，施加交流與直流的電流比為1∶1的交直重疊電流，其電流密度為3.0A/dm2。在上述條件下進(jìn)行30分鐘電解，在測定形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度的同時(shí)，檢查其表面色調(diào)。
在上述實(shí)施例1-8和對比例中，形成于母材表面上的陽極氧化膜的厚度及其表面色調(diào)如表1所示。
表1

如表1所示，在實(shí)施例1及實(shí)施例3-8中，形成于母材表面上的陽極氧化膜的色調(diào)為金黃色～土黃色或紫褐色，這樣的色調(diào)是因?yàn)槲龀隽俗鳛橄跛猁}或硫酸鹽的金屬的銀或銅，從而能夠目測確認(rèn)銀或銅的析出。此外，在對比例1中，完全不加入硝酸鹽及硫酸鹽，因此，沒有析出的金屬，雖然形成了陽極氧化膜，但其表面色調(diào)是幾乎無色透明的，這顯示出沒有析出金屬。
為了確認(rèn)導(dǎo)熱性，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。作為實(shí)施例9，將鋁(材質(zhì)A1050)制板(長100毫米×寬50毫米×厚1毫米)用作母材，在與實(shí)施例1一樣的條件下，在母材表面上形成4微米的陽極氧化膜。隨后，測定實(shí)施例9的板的導(dǎo)熱率。作為實(shí)施例10，在使用與實(shí)施例9一樣的母材的同時(shí)，在相同條件下，在母材表面上形成25微米的陽極氧化膜。而作為實(shí)施例11，在使用與實(shí)施例9一樣的母材的同時(shí)，在同樣的條件下，在母材表面上形成50微米的陽極氧化膜，測定實(shí)施例10、11的板的導(dǎo)熱率。這些測定結(jié)果如表2所示。
作為對比例2，測量作為實(shí)施例9的母材的鋁(材質(zhì)A1050)制板的導(dǎo)熱率，作為對比例3，測量具有50微米厚硬質(zhì)耐酸鋁膜(無金屬析出的陽極氧化膜)的鋁制板(與實(shí)施例9的板一樣)的導(dǎo)熱率，其結(jié)果如表2所示。
表2

如表2所示，實(shí)施例9-11的板即具有作為金屬的銀析出的陽極氧化膜的板具有與作為母材的鋁材質(zhì)幾乎一樣的導(dǎo)熱率，在約300℃以上時(shí)，實(shí)施例9-11的板的導(dǎo)熱率比鋁材質(zhì)大，相反，對比例3的板即具有硬質(zhì)耐酸鋁膜的板，其導(dǎo)熱率比鋁材質(zhì)的導(dǎo)熱率約小了2/3左右。由此可見，通過作為硝酸鹽金屬的銀的析出，導(dǎo)熱率增大，導(dǎo)熱性大幅度得到改善。
為了確認(rèn)抗菌性，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。作為實(shí)施例12，利用與實(shí)施例3一樣進(jìn)行電解的材料(進(jìn)行與實(shí)施例3一樣的表面處理，表面的陽極氧化膜的厚度為30微米的材料)進(jìn)行抗菌性實(shí)驗(yàn)?？咕詫?shí)驗(yàn)是分別滴落含大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、腸炎弧菌和沙門氏菌的菌液并在環(huán)境溫度為35℃的氣氛下保存24小時(shí)，測量24小時(shí)后的活菌數(shù)。
作為對比例4，除采用從實(shí)施例3的電解液中除去硝酸銀的液體以外，采用了與實(shí)施例3一樣地進(jìn)行電解的材料(在表面上有厚30微米的陽極氧化膜，但沒有析出銀)，與實(shí)施例12一樣地進(jìn)行抗菌性實(shí)驗(yàn)。
表3

*對照物是塑料器皿*＜10意味著沒有檢測出細(xì)菌實(shí)施例12及對比例4的測定結(jié)果如表3所示。在對比例4中，24小時(shí)過后，存在著大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、腸炎弧菌和沙門氏菌，而在實(shí)施例12中，24小時(shí)過后，不能檢測到存活細(xì)菌。由此可見，由于在陽極氧化膜上析出了銀，所以獲得了出色的抗菌性。
作為實(shí)施例13，采用與實(shí)施例12一樣地進(jìn)行了電解的材料進(jìn)行臭氣實(shí)驗(yàn)。臭氣實(shí)驗(yàn)如下在燒杯中加入1升河水，把在實(shí)施例13中接受了電解處理的材料浸入其中，經(jīng)過一周后，檢測燒杯所發(fā)出的臭味程度。作為對比例5，使用與對比例4同樣進(jìn)行了電解的材料，與實(shí)施例13一樣地進(jìn)行臭氣實(shí)驗(yàn)并檢測臭味程度。
在實(shí)施例13中，經(jīng)過一周后，幾乎沒有產(chǎn)生臭氣，而在對比例5中，發(fā)出了臭氣，由此可見，由于在陽極氧化膜上析出了銀，所以，獲得了出色的除臭性。
為了確認(rèn)耐火性，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。作為實(shí)施例14，采用與實(shí)施例8(材質(zhì)A6063)一樣地經(jīng)過電解的材料進(jìn)行耐火實(shí)驗(yàn)。耐火實(shí)驗(yàn)如下煤氣噴燈的火焰舔食在實(shí)施例14中進(jìn)行了電解的材料，煤氣噴燈的火焰溫度是1400℃，間隔150毫米地在煤氣噴燈的火焰下加熱，加熱時(shí)間為20秒。
為了對比，作為對比例6，采用與對比例2(材質(zhì)A1050)一樣地進(jìn)行了電解的材料，作為對比例7，采用材質(zhì)為鋁(材質(zhì)A6063)制板(完全沒有接受電解)，與實(shí)施例14一樣地進(jìn)行耐火實(shí)驗(yàn)。
表4

實(shí)施例14及對比例6、7的耐火實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖4所示，在實(shí)施例14中，在加熱后，表面顏色和形狀無變化。相反，在對比例6中，表面顏色變淺，形狀也略微變形，在對比例7中，表面顏色不變化，其形狀有明顯彎曲。由此可見，當(dāng)在鋁制板表面上存在陽極氧化膜時(shí)，與材質(zhì)本身的耐火性相比，耐火性提高了，當(dāng)使銀析出在陽極氧化膜上時(shí)，進(jìn)一步提高了耐火性，通過析出銀，能夠獲得充分的耐火性。
作為實(shí)施例15，在鋁(A3004)制板表面的局部上形成氟樹脂膜，在具有氟樹脂膜的板上，在與實(shí)施例1一樣的條件下進(jìn)行電解，其表面(不存在氟樹脂膜的部分)上形成30μm的陽極氧化膜。在這樣形成的實(shí)施例15的板上，鋁部分(不存在氟樹脂膜的部分)的表面呈現(xiàn)金黃色，這顯示出銀析出在所產(chǎn)生的陽極氧化膜上，相反，在氟樹脂膜部分上，盡管進(jìn)行了電解處理，但從外觀上沒有看到變化。
為了確認(rèn)在這個(gè)實(shí)施例15的板上是否析出了銀，進(jìn)行銀析出確認(rèn)實(shí)驗(yàn)。確認(rèn)實(shí)驗(yàn)是這樣的從實(shí)施例15的板的鋁部分側(cè)和從氟樹脂膜部分側(cè)開始用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察，通過X射線衍射法檢查在鋁部分與氟樹脂部分是否有銀。鋁部分的結(jié)果如圖4所示，存在析出的銀。而氟樹脂膜部分的結(jié)果如圖5所示，在這個(gè)部分上也存在析出的銀。由此可見，作為硝酸鹽金屬的銀析出在陽極氧化膜和氟樹脂膜上。
為了確認(rèn)煮飯保溫性能，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。作為實(shí)施例16，利用與實(shí)施例7一樣地進(jìn)行了電解的煮飯鍋進(jìn)行煮飯保溫實(shí)驗(yàn)。煮飯保溫實(shí)驗(yàn)如下利用在實(shí)施例16中電解處理的煮飯內(nèi)鍋(煮飯內(nèi)鍋的內(nèi)面上涂覆氟樹脂膜，該氟樹脂膜上析出硝酸銀的金屬)進(jìn)行煮飯，在煮飯時(shí)，檢查煮飯后第一天、第二天、第三天的煮飯米的顏色及氣味的變化。作為對比例8，利用沒有進(jìn)行電解的傳統(tǒng)煮飯內(nèi)鍋(只在煮飯內(nèi)鍋內(nèi)面上涂覆了氟樹脂膜)進(jìn)行煮飯，與實(shí)施例16一樣，在煮飯時(shí)，檢查煮飯后第一天、第二天、第三天的煮飯米的顏色及氣味的變化。
表5
○無色；△能略微感到發(fā)黃；×深黃色[氣味]○無氣味；△能略微感到有氣味；×氣味明顯實(shí)施例16及對比例8的結(jié)果如表5所示。用實(shí)施例16的煮飯鍋煮飯后，經(jīng)過三天，煮飯米的顏色不變，也沒有產(chǎn)生氣味。相反，在用對比例8的煮飯鍋煮飯后，在第二天，煮飯米的顏色開始變黃，在煮飯后的第一天，開始發(fā)出氣味，煮飯后的第二天，開始發(fā)出強(qiáng)烈的氣味。由此可見，能夠確認(rèn)銀析出到母材表面的陽極氧化膜上，也能確認(rèn)由析出銀帶來的除臭作用。
權(quán)利要求
1.一種鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，在往硫酸浴、草酸浴或其混合浴中作為金屬硝酸鹽加入了硝酸銀和硝酸銅的任一種或兩種或者作為金屬硫酸鹽加入了硫酸銀和硫酸銅的任一種或兩種的電解液中，施加交直重疊電流、流動(dòng)負(fù)波的PR或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波的電流，電解處理由鋁或其合金形成的母材，從而，在母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使所添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜上。
2.一種鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材的至少局部表面上形成顆粒狀樹脂膜，接著，在往硫酸浴、草酸浴或其混合浴中作為金屬硝酸鹽加入了硝酸銀和硝酸銅的任一種或兩種或者作為金屬硫酸鹽加入了硫酸銀和硫酸銅的任一種或兩種的電解液中，施加交直重疊電流、流動(dòng)負(fù)波的PR或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波的電流，電解處理具有所述顆粒狀樹脂膜的母材，從而在該母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜上。
3.如權(quán)利要求2所述的鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，在所述母材的一個(gè)面上形成作為所述顆粒狀樹脂膜的氟樹脂膜，通過在上述電解液中電解處理所述母材，在經(jīng)過所述氟樹脂膜而在所述母材的一個(gè)面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜上，在母材的另一面上形成陽極氧化膜的同時(shí)，使添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜上。
4.一種鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，在由鋁或其合金構(gòu)成的母材的至少局部表面上形成顆粒狀樹脂膜，把具有所述顆粒狀樹脂膜的母材浸泡在硫酸浴、草酸浴或其混合浴中進(jìn)行陽極氧化處理，從而在母材表面上形成了陽極氧化膜，隨后，在作為金屬硝酸鹽加入了硝酸銀和硝酸銅的任一種或兩種或作為金屬硫酸鹽加入了硫酸銀和硫酸銅的任一種或兩種的電解液中進(jìn)行電解處理，由此使添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在所述陽極氧化膜上。
5.如權(quán)利要求2或4所述的鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，通過電解處理所述母材，使所添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在所述陽極氧化膜及所述顆粒狀樹脂膜上。
6.如權(quán)利要求2、4或5所述的鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，所述顆粒狀樹脂膜是氟樹脂膜、酚樹脂膜或丙烯酸樹脂膜。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，所述母材是鍋、盆、熱板、食器、壺或金屬箔。
8.如權(quán)利要求1所述的鋁或其合金的表面處理方法，其特征在于，所述母材是建筑用構(gòu)件、交通或輸送裝置用構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁或其合金的表面處理方法,其中在往硫酸浴、草酸浴或其混合浴中作為金屬硝酸鹽的加入了硝酸銀和/或硝酸銅的或者作為金屬硫酸鹽地加入了硫酸銀和/或硫酸銅的電解液中,施加交直重疊電流、流動(dòng)負(fù)波的PR電流或流動(dòng)負(fù)波的脈沖波的電流地電解由鋁或其合金形成的母材,由此一來,當(dāng)在母材表面上形成陽極氧化膜的同時(shí),使所添加的硝酸鹽或硫酸鹽的金屬析出在該陽極氧化膜上。
文檔編號C25D11/06GK1351196SQ01137508
公開日2002年5月29日 申請日期2001年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月25日
發(fā)明者田家金重, 池田孝保, 松尾勇一郎 申請人:有限會社創(chuàng)研